(57)【要約】【課題】低消費電力のアンテナシステムを提供する。【解決手段】パルスを用いた無線通信方式に用いられるアンテナシステムを提供する。待機時には、第１のスイッチＳ１をＯＮ動作させ、第２のスイッチＳ２をＯＦＦ動作させ共振回路１４及びアンテナ１２を充電する。送信時には、第１のスイッチＳ１をＯＦＦ動作させ、第２のスイッチＳ２をＯＮ動作させる。共振回路１４の共振周波数の信号は共振回路で反射し、アンテナ１２に残留し、やがて電波として空中に放射される。このようにしてパルス状の電波を効率よく放射することができる。【選択図】図３
2007124628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
前記アンテナに接続された共振回路と、
前記共振回路と前記アンテナに電力を供給する回路との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、
を含むことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記共振回路は、キャパシタンスとインダクタンスとの並列回路であることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項３】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記共振回路は、キャパシタンスとインダクタンスとの直列回路であることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナシステムにおいて、
前記共振回路は、伝送線路であることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項５】
アンテナと、
前記共振回路と前記アンテナに電力を供給する回路との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、
を含み、前記アンテナは、等価的に、共振回路を形成していることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナシステムにおいて、
前記スイッチは、
前記共振回路と電源回路との接続をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチと、
前記共振回路と接地との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチと、
を含むことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナシステムにおいて、
前記共振回路と前記電源回路との間に設けられた抵抗であって、前記第１のスイッチと直列に接続された前記抵抗、
を含むことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項８】
請求項６又は７記載のアンテナシステムと、
送信の対象である信号データに基づき前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとのいずれか一方をＯＮ動作させるデータ送信回路、
を含むことを特徴とする送信装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナシステムにおいて、
前記スイッチは、
前記共振回路と電源回路とを接続する抵抗と、
前記共振回路と接地との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチと、
を含むことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のアンテナシステムと、
送信の対象である信号データに基づき前記第２のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ動作させるデータ送信回路、
を含むことを特徴とする送信装置。
【請求項１１】
入力信号に基づき、所定のパルス列を生成するパルスジェネレータにおいて、
複数の遅延セルを縦続接続し、前記入力信号を遅延させる遅延ラインと、
前記各遅延セル毎に設けられ、対応する遅延セルの出力信号に基づきモノパルスを生成するモノパルスジェネレータ群と、
前記モノパルスジェネレータ群の出力信号を加算する加算器と、
を含み、
前記モノパルスジェネレータは、その出力するモノパルスの振幅が予め所定の値に設定されていることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１２】
請求項１１記載のパルスジェネレータにおいて、
前記モノパルスジェネレータ群は、それらの出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形となるように、そのモノパルス群の振幅が設定されていることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１３】
請求項１１記載のパルスジェネレータにおいて、
前記モノパルスジェネレータ群は、それらの出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形に近似するエンベロープとなるように、そのモノパルス群の振幅は、ステップ状に離散した値の中から選択・設定されていることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１４】
入力信号に基づき、所定のパルス列を生成するパルスジェネレータにおいて、
複数の遅延セルを縦続接続し、前記入力信号を遅延させる遅延ラインと、
前記各遅延セル毎に設けられ、対応する遅延セルの出力信号に基づきモノパルスを生成するモノパルスジェネレータ群と、
前記モノパルスジェネレータ群の出力信号を加算する加算器と、
を含み、
前記遅延セルは、前段のインバータと、前記前段のインバータと縦続接続する後段のインバータと、を備え、
前記モノパルスジェネレータは、対応する遅延セルの前記前段のインバータの出力信号を入力する第１トランジスタと、前記第１トランジスタと直列に接続され、対応する遅延セルの前記後段のインバータの出力信号を入力する第２トランジスタと、を備え、
前記加算器は、前記各モノパルスジェネレータの前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタの直列回路の出力信号を、全て結線し、電流加算によって各パルスを加算していることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１５】
請求項１４記載のパルスジェネレータにおいて、
前記モノパルスジェネレータは、その前記第２トランジスタのゲート幅を調整することによって、出力するモノパルスの振幅が設定されており、
この設定によって、前記モノパルスジェネレータ群が出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形となることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１６】
請求項１４記載のパルスジェネレータにおいて、
前記モノパルスジェネレータは、その前記第２トランジスタのゲートは複数本存在し、トリミングによって有効なゲート数を設定することによって、出力するモノパルスの振幅が設定されており、
この設定によって、前記モノパルスジェネレータ群が出力するモノパルス群のエンベロープが、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形に近似したエンベロープとなることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１７】
請求項１４記載のパルスジェネレータにおいて、
前記前段のインバータは、Ｐ型の第３トランジスタと、このＰ型の第３トランジスタと直列接続するＮ型の第４トランジスタと、を備え、前記Ｐ型の第３トランジスタが前記Ｎ型の第４トランジスタより大きく、
前記後段のインバータは、Ｐ型の第５トランジスタと、このＰ型の第５トランジスタと直列接続するＮ型の第６トランジスタと、を備え、前記Ｎ型の第６トランジスタが前記Ｐ型の第５トランジスタより大きいことを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１８】
請求項１４記載のパルスジェネレータにおいて、
前記前段のインバータは、Ｐ型の第３トランジスタと、このＰ型の第３トランジスタと直列接続するＮ型の第４トランジスタと、を備え、前記Ｐ型の第３トランジスタは、前記Ｎ型の第４トランジスタの個数より多い複数のトランジスタが並列に接続されており、
前記後段のインバータは、Ｐ型の第５トランジスタと、このＰ型の第５トランジスタと直列接続するＮ型の第６トランジスタと、を備え、前記Ｎ型の第６トランジスタは、前記Ｐ型の第５トランジスタの個数より多い複数のトランジスタが並列に接続されていることを特徴とするパルスジェネレータ。
【請求項１９】
請求項１１〜請求項１８のいずれかに記載のパルスジェネレータと、
送信対象である信号を前記パルスジェネレータに供給する信号供給手段と、
前記パルスジェネレータが発生するパルス列を、空中に放射する送信手段と、
を含むことを特徴とする送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１のグループの本発明は、無線通信に用いられるアンテナシステムに関する。特にミリ波帯の通信に用いるのが好適なアンテナシステムに関する。
【０００２】
また、第２のグループの本発明は、無線通信に用いられるパルスジェネレータに関する。特に、インパルス通信・インパルスレディオ通信に好適なパルスジェネレータに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、電波を用いた無線通信は広く利用されている。一般に無線通信で使用されている周波数帯域は、１０ＧＨｚ以下の場合が多いが、近年ミリ波帯を用いた通信が近接通信の手段として注目を集めている。
【０００４】
ミリ波帯の通信
このミリ波帯の電波は、波長が短いので光のように直進する性質が強い。従って、ミリ波帯の電波同士は互いに干渉しにくく、隣接する通信機器同士で同一の周波数帯域を使用することも現実的に可能である。このようにミリ波帯の通信は、近接通信の用途には大変好ましい性質を有しており、その利用が種々提案されている。
【０００５】
特に、我が国の場合は、５９ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの帯域がこれから使用できる帯域として注目を集めており、この帯域の効率的な利用が考えられている。
【０００６】
インパルス方式
さて、近距離通信の用途の一つとして、ポータブル機器を用いた通信が挙げられよう。
【０００７】
このようなポータブル機器においては、電源に制限がある場合が多く、無線通信も低消費電力であることが望ましい。
【０００８】
比較的広い帯域を使用し、低消費電力を実現する手法としては、連続的な波形ではなく、パルスによる通信が従来から知られている。しかし、これまで技術上の問題等でパルスを用いた通信（本特許では、これをインパルス方式と呼ぶ）が実用化された例は少ない。ところが、近年、ＵＷＢの基本的な通信方式としてこのパルスを用いた通信が注目を集めるようになった。特に、ＵＷＢが基本的な通信方式として採用する手法は「インパルスレディオ方式」と呼ばれている。
【０００９】
ＵＷＢ
さて、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）方式の近接無線通信技術は、超広帯域無線とも呼ばれ、その基本的な通信原理はインパルスレディオ方式と呼ばれるパルス信号列による通信である。このインパルスレディオ（Impulse Radio）方式によれば、パルス信号でデータを送信するので、アンテナ回路をスイッチでＯＮ−ＯＦＦするような構成も提案されている。このような単純な回路でデータ通信が行えるので、送信側は極めて装置構成が簡単になるといわれている。また、電力が効率よく使用できるので、低消費電力を達成できるといわれている。また、このＵＷＢによれば、非常に高速の数１００Ｍ〜１Ｇビット／秒の通信が行われるといわれている。
【００１０】
但し、このＵＷＢの規格は、他の通信システムが既に使用している帯域を使用するので、利用する電波自体は基本的には、非常に微弱なものを用いている。
【００１１】
さて、このＵＷＢの例にも示されているように、インパルス方式を採用する場合は、少なくとも送信側は非常に簡単になることが知られている。一方、ＵＷＢのように他の通信と重なった帯域を使用する場合は、受信側は信号の判別回路等が必要になり、回路構成も複雑になる傾向にある。
【００１２】
なお、近年では、ＵＷＢの種々の変形例が提案されており、使用する帯域も制限を設けることや、利用する電波の強度なども種々のものが提案されている。
【００１３】
先行特許文献の例
例えば、下記特許文献１には、高速データ伝送用のループアンテナの駆動回路が開示されている。特に、搬送波にしたがって、スイッチングするスイッチング素子をループアンテナに接続する構成が開示されている。
【００１４】
また、下記特許文献２には、ミリ波のパルス無線通信装置に用いるパルス発生回路において、安定したパルス発生を実行できるパルス発生回路が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−１３５３４２号公報（特許登録第３６１１１０５号）
【特許文献２】特開２００５−２４４２７４号公報
【非特許文献１】I. Gresham, A. Jenkins, R. Egri, C. Eswarappa, N. Kinayman, N. Jain, R. Anderson,  F. Kolak, R. Wohlert, S. Bawell, J. Bennett and J. Lanteri, “Ultra-wideband radar sensors for short-range vehicular applications,” IEEE Transactions on Theory and Techniques, vol.52, no.9, 2004.
【非特許文献２】H. Veenstra, E. Heijden and D. Goor, “15-27 GHz pseudo-noise UWB transmitter for short-range automotive radar in a production SiGe technology,” Proceedings of ESSCIRC, Grenoble, France, p.275-278 2005.
【非特許文献３】V. Cojocaru, “Low cost UWB Fornt Edn system for Pusle Radar Automotive Applications at 24GHz,” WAMIC, pp.149-153, 2005.
【非特許文献４】I. Gresham, A. JeAkins, R. Egri, C. Eswarappa, F. Kolak, R. Wohlert, J. Bennett and J-P Lanteri, “Ultra Wide Band 24GHz Automotive Radar Front-End,” IEEE MTT-S Digest, pp.369-372, 2003.
【非特許文献５】A. Kryshtopin, G. Sevskiy, K. Markov, P. Hcidc. M. Nalezinski, R. Roskosch and M. Vossiek, “Cost-Minimized 24. GHz. Pulse Oscillator for. Short-Range Automotive Radar Applications.” 33rd European Microwave Conference, pp.1131-1134, 2003.
【非特許文献６】R. Mende and A.Zander, “A multifunctional automotive short range radar system,” Proceeding of German Radar Symposium, Berlin, Germany, pp.161-165, 2000.
【非特許文献７】T. Terada, S. Yoshizumi, Y. Sanada and T. Kuroda, “A CMOS impulse radio ultra-wideband tranceiver for 1Mb/s data communication and ±2.5cm range findings”, Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers, pp.30-33, 2005.
【非特許文献８】T. Norimatsu, R. Fujiwara, M. Kokubo, M. Miyazaki, Y. Ookuma, M. Hayakawa, S. Kobayashi, N. Koshizuka and K. Sakamura, “A novel UWB impulse-radio transmitter with all-digitally-controlled pulse generator”, Proceedings of ESSCIRC, Grenoble, France, pp.267-270, 2005.
【非特許文献９】Y. Zheng, Y. Tong, C. Ang, Y. Xu, W. Yeoh, F. Lin and R. Singh, “A CMOS carrier-less UWB transceiver for WPAN applications”, IEEE International Solid-State Circuits Conference, pp.206-205, 2005.
【非特許文献１０】H. Kim, D. Park, Y. Jool, “All-digital low-power CMOS pulse generator for UWB system”, Electronics Letters-25 November 2004, Volume 40, Issue 24, p.1534-1535.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
発明の課題１
このような状況の下、本願発明者は、我が国における５９ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯域において、インパルス方式を採用する通信を提唱している。このような通信方式の特徴は、例えば以下のようなものが挙げられる。
【００１７】
（１）第１に、５９ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ帯域は我が国においてまだ開いている帯域であるので、（ＵＷＢのように）他の既存の通信システムとの混信を防止するために微弱な電波を使用する必要がない。すなわち、ＵＷＢと異なり、比較的強い電波を使用することができる。
【００１８】
強い電波を使用することができれば、受信側の装置も簡易な構成とすることができる可能性がある。
【００１９】
（２）第２に、インパルス方式のメリットの一つである低消費電力の通信を近接通信において実現することができ、使用できる電力に一定の制限があるポータブル機器等に好適な通信システムを構築することが可能である。
【００２０】
しかしながら、このような無線通信システムを実現するには、種々の解決しなければならない技術的事項がある。その一つが、アンテナシステムである。特にこのミリ波帯を利用した無線通信システムの趣旨に鑑みれば、効率が高く低消費電力であるアンテナシステムの開発が急務である。
【００２１】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その第１の目的は、効率が高く低消費電力のアンテナシステムを提供することである。
【００２２】
発明の課題２
さて、上述したＵＷＢによる通信の応用の一つとして、２２−２９ＧＨｚ帯を用いた近距離の車両用レーダにおけるこのＵＷＢを利用することが提唱されている（非特許文献１）。
【００２３】
従来の車両用レーダ（パルスレーダ）の構成ブロック図が図２０に示されている。この図に示すように、連続波（ＣＷ）をスイッチングすることによって、矩形のエンベロープを有するパルス列を作成している（非特許文献１〜６）。
【００２４】
この構成によれば、通信が行われている間、連続波を常に発振していなければならず電力消費が多くなってしまう。さらに、この連続波の発振回路は、シリコン−ゲルマニウムＩＣで構成するか（非特許物件１〜２）、個別部品によって構成する（非特許文献３〜５）必要があり、一層消費電力を増大せしめる原因となっていた。ＣＭＯＳ系のＩＣを用いることができれば消費電力の点からは有利であるが、２２−２９ＧＨｚ帯の発振をＣＭＯＳ回路で行うことは容易ではない。
【００２５】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、消費電力の低減を図ることができるインパルス方式の通信装置に適したパルスジェネレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
第１グループの発明
（１）本発明は、上記課題を解決するために、アンテナと、前記アンテナに接続された共振回路と、前記共振回路と前記アンテナに電力を供給する回路との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、を含むことを特徴とするアンテナシステムである。
【００２７】
共振回路とスイッチを含むことによって、パルス状の電波を効率よく放射することができる。このようにスイッチを含むアンテナシステムをスイッチトアンテナと呼ぶ。
【００２８】
（２）また、本発明は、（１）記載のアンテナシステムにおいて、前記共振回路は、キャパシタンスとインダクタンスとの並列回路であることを特徴とするアンテナシステムである。
【００２９】
（３）また、本発明は、（１）記載のアンテナシステムにおいて、前記共振回路は、キャパシタンスとインダクタンスとの直列回路であることを特徴とするアンテナシステムである。
【００３０】
（４）また、本発明は、（１）記載のアンテナシステムにおいて、前記共振回路は、伝送線路であることを特徴とするアンテナシステムである。
【００３１】
（５）また、本発明は、アンテナと、前記共振回路と前記アンテナに電力を供給する回路との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、を含み、前記アンテナは、等価的に、共振回路を形成していることを特徴とするアンテナシステムである。
【００３２】
このような構成によって、（１）と同様に共振回路とスイッチを含むことによって、パルス状の電波を効率よく放射することができる。
【００３３】
（６）また、本発明は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のアンテナシステムにおいて、前記スイッチは、前記共振回路と電源回路との接続をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチと、前記共振回路と接地との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチと、を含むことを特徴とするアンテナシステムである。
【００３４】
このように電源や接地とのスイッチを設けることによって、効率よく電力をアンテナに供給することができる。
【００３５】
（７）また、本発明は、上記（６）に記載のアンテナシステムにおいて、前記共振回路と前記電源回路との間に設けられた抵抗であって、前記第１のスイッチと直列に接続された前記抵抗、を含むことを特徴とするアンテナシステムである。
【００３６】
このような抵抗によって、第１のスイッチＳ１を介して流れる電流の値を調整することができる。
【００３７】
（８）また、本発明は、上記（６）又は（７）に記載のアンテナシステムと、送信の対象である信号データに基づき前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとのいずれか一方をＯＮ動作させるデータ送信回路、を含むことを特徴とする送信装置である。
【００３８】
（９）また、本発明は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のアンテナシステムにおいて、前記スイッチは、前記共振回路と電源回路とを接続する抵抗と、前記共振回路と接地との接続をＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチと、を含むことを特徴とするアンテナシステムである。
【００３９】
この（９）は、上記（６）の構成をより簡易にした構成であり、より簡単な装置構成を実現できる。
【００４０】
（１０）また、本発明は、上記（９）記載のアンテナシステムと、送信の対象である信号データに基づき前記第２のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ動作させるデータ送信回路と、を含むことを特徴とする送信装置である。
【００４１】
第２のグループの発明
２２−２９ＧＨｚ帯のＵＷＢ通信装置の消費電力を低減するためには、本願発明者は、
３．１−１０．６ＧＨｚ帯におけるインパルスレディオ（Impulse Radio）方式による通信で採用されている直接パルス生成（Direct Pulse Generation）方式（非特許文献７−１０）を採用することが、電力消費の低減には好ましいと考えた。
【００４２】
この方法は、ディジタルＣＭＯＳ回路を用いて構成することができるので回路作成上も有利であるという特徴がある。さらに、この方式は、電力消費はデータレートに比例するので、発振器をベースとしたＵＷＢ通信に比べて、平均的な消費電力を低減できる（非特許文献３）。
【００４３】
このような考えに基づき、本願発明者は、以下のようなミリ波帯の通信に好適なパルスジェネレータ及びその間連装置を発明するに至った。
【００４４】
（１１）本発明は、上記課題を解決するために、入力信号に基づき、所定のパルス列を生成するパルスジェネレータにおいて、複数の遅延セルを縦続接続し、前記入力信号を遅延させる遅延ラインと、前記各遅延セル毎に設けられ、対応する遅延セルの出力信号に基づきモノパルスを生成するモノパルスジェネレータ群と、前記モノパルスジェネレータ群の出力信号を加算する加算器と、を含み、前記モノパルスジェネレータは、その出力するモノパルスの振幅が予め所定の値に設定されていることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００４５】
このような構成によって、ディジタル回路で高周波を発生することができるので、消費電力の低減を図ることができる。さらに、上記振幅の値を設定すれば、種々のエンベロープのパルス列を生成することができる。
【００４６】
（１２）また本発明は、上記（１１）記載のパルスジェネレータにおいて、前記モノパルスジェネレータ群は、それらの出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形となるように、そのモノパルス群の振幅が設定されていることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００４７】
このような構成によって、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープのパルス列を得ることができる。
【００４８】
（１３）また、本発明は、上記（１１）記載のパルスジェネレータにおいて、前記モノパルスジェネレータ群は、それらの出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形に近似するエンベロープとなるように、そのモノパルス群の振幅は、ステップ状に離散した値の中から選択・設定されていることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００４９】
このような構成によって、擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープのパルス列を得ることができる。
【００５０】
（１４）また、本発明は、上記課題を解決するために、入力信号に基づき、所定のパルス列を生成するパルスジェネレータにおいて、複数の遅延セルを縦続接続し、前記入力信号を遅延させる遅延ラインと、前記各遅延セル毎に設けられ、対応する遅延セルの出力信号に基づきモノパルスを生成するモノパルスジェネレータ群と、前記モノパルスジェネレータ群の出力信号を加算する加算器と、を含み、前記遅延セルは、前段のインバータと、前記前段のインバータと縦続接続する後段のインバータと、を備え、前記モノパルスジェネレータは、対応する遅延セルの前記前段のインバータの出力信号を入力する第１トランジスタと、前記第１トランジスタと直列に接続され、対応する遅延セルの前記後段のインバータの出力信号を入力する第２トランジスタと、を備え、前記加算器は、前記各モノパルスジェネレータの前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタの直列回路の出力信号を、全て結線し、電流加算によって各パルスを加算していることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００５１】
このような構成によって、このような構成によって、ディジタル回路で高周波を発生することができるので、消費電力の低減を図ることができる。
【００５２】
（１５）また、本発明は、上記（１４）記載のパルスジェネレータにおいて、前記モノパルスジェネレータは、その前記第２トランジスタのゲート幅を調整することによって、出力するモノパルスの振幅が設定されており、この設定によって、前記モノパルスジェネレータ群が出力するモノパルス群のエンベロープがｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形となることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００５３】
このような構成によって、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープのパルス列を生成することができる。
【００５４】
（１６）また、本発明は、上記（１４）記載のパルスジェネレータにおいて、前記モノパルスジェネレータは、その前記第２トランジスタのゲートは複数本存在し、トリミングによって有効なゲート数を設定することによって、出力するモノパルスの振幅が設定されており、この設定によって、前記モノパルスジェネレータ群が出力するモノパルス群のエンベロープが、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形に近似したエンベロープとなることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００５５】
このような構成によって、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形に近似したエンベロープのパルス列を生成することができる。
【００５６】
（１７）また、本発明は、上記（１４）記載のパルスジェネレータにおいて、前記前段のインバータは、Ｐ型の第３トランジスタと、このＰ型の第３トランジスタと直列接続するＮ型の第４トランジスタと、を備え、前記Ｐ型の第３トランジスタが前記Ｎ型の第４トランジスタより大きく、前記後段のインバータは、Ｐ型の第５トランジスタと、このＰ型の第５トランジスタと直列接続するＮ型の第６トランジスタと、を備え、前記Ｎ型の第６トランジスタが前記Ｐ型の第５トランジスタより大きいことを特徴とするパルスジェネレータである。
【００５７】
このような構成によって、より周波数の高いパルス列を生成することができる。
【００５８】
（１８）また、本発明は、上記（１４）記載のパルスジェネレータにおいて、前記前段のインバータは、Ｐ型の第３トランジスタと、このＰ型の第３トランジスタと直列接続するＮ型の第４トランジスタと、を備え、前記Ｐ型の第３トランジスタは、前記Ｎ型の第４トランジスタの個数より多い複数のトランジスタが並列に接続されており、前記後段のインバータは、Ｐ型の第５トランジスタと、このＰ型の第５トランジスタと直列接続するＮ型の第６トランジスタと、を備え、前記Ｎ型の第６トランジスタは、前記Ｐ型の第５トランジスタの個数より多い複数のトランジスタが並列に接続されていることを特徴とするパルスジェネレータである。
【００５９】
このような構成によって、より周波数の高いパルス列を生成することができる。
【００６０】
（１９）また、本発明は、上記（１１）〜（１８）のいずれかのパルスジェネレータと、送信対象である信号を前記パルスジェネレータに供給する信号供給手段と、前記パルスジェネレータが発生するパルス列を、空中に放射する送信手段と、を含むことを特徴とする送信装置である。
【００６１】
このような構成によって、より消費電力を低減させた送信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６２】
以上述べたように、本発明によれば、インパルス方式の無線通信方式において、より消費電力を削減したアンテナシステム及び送信装置が得られる。
【００６３】
また、本発明によれば、より低消費電力のパルスジェネレータが得られる。また、このパルスジェネレータを用いて、より消費電力の削減させた送信装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。
【００６５】
実施の形態１
１．基本構成
本実施の形態におけるアンテナシステム１０の構成概念図が図１に示されている。このアンテナシステムは送信装置に用いられるアンテナシステムであり、外部からの制御信号によって送信データを表す送信電波を空中に放射する。
【００６６】
この図１に示すように、このアンテナシステム１０は、電波を空中に放出するアンテナ１２と、このアンテナ１２に接続する共振回路１４と、を備えている。
【００６７】
さらに図１に示すように、この共振回路１４と電源ＶＤＤとの間に設けられて両者の接続をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチＳ１と、この共振回路１４と接地ＧＮＤとの間に設けられて両者の接続をＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチＳ２と、が備えられている。
【００６８】
第１のスイッチＳ１と、第２のスイッチＳ２とは、送信するデータの値に基づき交互にＯＮ／ＯＦＦし、アンテナ１２に対する電力の供給をコントロールする。これによってアンテナ１２からは、送信データに基づいて「変調」された電波が放射される。具体的な動作については後述する。
【００６９】
また、共振回路１４は、所定の送信周波数に共振する回路であればどのようなものでもかまわない。図２に、この共振回路１４の種々の構成例が示されている。図２の（ａ）には、共振回路の例としてＬとＣの並列回路を用いた例が示されている。また、図２の（ｂ）には、共振回路の例としてＬとＣの並列回路を用いた例が示されている。また、図２の（ｃ）には、共振回路の例として１／４波長伝送線路を用いた例が示されている。ここで、Ｌはインダクタンスを表し、Ｃはキャパシタンスを表す。
【００７０】
なお、共振回路１４としては、アンテナ１２自身を用いることも好ましい。このような例が図２の（ｄ）に示されている。
【００７１】
本実施の形態において特徴的なことは、アンテナ１２と、スイッチとの間にこの共振回路１４を設けたことである。この共振回路の存在によって、スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって電波をアンテナから放射することができ、簡易な構成で送信装置を構成することができ、ひいては装置の消費電力の低減に寄与する。ここで、スイッチとは、第１のスイッチＳ１及び第２のスイッチＳ２を意味する。このようにスイッチによって駆動されるアンテナをスイッチトアンテナと呼ぶ。
【００７２】
２．基本動作
２．１  充電と放電
図３には、本実施の形態におけるアンテナシステム１０の基本動作を表す説明図が示されている。
【００７３】
まず、データを送信していない待機時には、第１のスイッチＳ１を閉じ、第２のスイッチＳ２を開放しておく（図３（１）参照）。この結果、予めアンテナ１２と共振回路１４とに電源電圧ＶＤＤまでいわば充電しておくことができる。
【００７４】
次に、データの送信時には、第１のスイッチＳ１を開放し、代わりに第２のスイッチＳ２を閉じる（図３（２）参照）。この結果、充電した電力を急速に放電させることができる。すなわち、アンテナ１２と共振回路との間に反射が生じ、共振回路の共振周波数成分が、アンテナ１２に供給され、共振回路には戻ってくることがない。供給された電力は電波放射によりその量が徐々に低下する。これによって、「１パルス」の送信が行われる。従って、共振回路の共振周波数を所望の周波数に合わせておけば、その周波数の電波を効率よくアンテナ１２から放射することができる。
【００７５】
このように、本実施の形態によれば、効率を向上させることができるので、低消費電力のアンテナシステム１０を実現することが可能である。
【００７６】
２．２  消費電力の検討
次に、本実施の形態のアンテナシステム１０の消費電力について検討する。
【００７７】
まず、待機時（図３（１）参照）には、充電が完了すると当然電流は流れなくなる。一方、送信時には、電源からの電力供給はないので、各パルスのエネルギーは一定となる。このエネルギーは、共振回路１４及びアンテナ１２に蓄積されたエネルギーである。
【００７８】
特に、本実施の形態では、後述するように、１ビットを１パルスで送信している。従って、データの送信速度と通信に必要な消費電力とは比例の関係にある。このことは、データの送信速度を上げれば上げるほど消費電力が増加し、データの送信速度を下げれば、それに比例して消費電力も低減することを意味する。
【００７９】
従って、本実施の形態によれば利用可能な電力に応じて通信速度を変更することが極めて容易となる。また、高速の通信が要求されずに非常に低速な通信速度で良い場合は、消費電力を非常に小さく抑えることが可能となる。
【００８０】
さらに、送信出力パワーは、一般的に電源電圧ＶＤＤの２乗に比例するので、電源電圧ＶＤＤを変更することによって消費電力を容易に変更することが可能である。
【００８１】
２．３  待機時の電流の調整
上述したように、待機時（図３（１））においては、まず、所定の充電電流による充電が行われ、充電完了と共にその電流値は０になる。この充電電流は一般に所定の値に制限しておくことが望ましい。従って、図４に示すように、第１のスイッチＳ１と直列に所定の値の抵抗Ｒを設けておくことが一般的には好ましい。この部分に何ら抵抗がない場合は、過大な電流が瞬間的に流れてしまう恐れもあり、電源に対する負担が大きくなってしまう可能性もあるからである。
【００８２】
このような抵抗Ｒによって、図３に示すように、待機時に「ゆっくり充電」し、送信時に「急速に放電」することによって、消費電力を低く抑えつつ、送信時に十分に強い電波を放射することが可能となる。
【００８３】
さらに、第１のスイッチＳ１を省略し、この抵抗Ｒのみにしてしまう構成も好ましい構成である（図４（２）参照）。この構成によれば回路構成が非常に簡単になる。但し、この場合には、電源ＶＤＤから抵抗Ｒを介して電流が流れることになる。従って、第２のスイッチＳ２が閉じた場合に抵抗Ｒを通じて過大な電流が接地に向かって流れないような値にこの抵抗Ｒを設定する必要がある。
【００８４】
２．４  波形の一例
図３に示す回路を用いて共振回路１４とアンテナ１２との接続点の電位変化を表すグラフが図５に示されている。
【００８５】
このグラフにおいて縦軸は電圧（Ｖ）であり、横軸は時間（ｎｓｅｃ）である。このグラフに示すように、待機時には所定の充電電流によって直線的に電位は上昇する。この例では電源電圧ＶＤＤとしては５Ｖを用いているので、待機時の充電によって電圧は５Ｖまで上昇する。その後、送信時には、共振回路１４の一方端が接地（グランド）に急激に接続されるので、共振回路１４の共振周波数による振動電圧が発生する（図５のグラフ「送信時」参照）。図５のグラフではこの振動の周期が２ｎｓｅｃとなり、０．５ＧＨｚの周波数の電波がアンテナ１２からパルス状に放射される。
【００８６】
３．  データの送信・受信
３．１  データの変調
さて、これまで述べたようなアンテナシステム１０の第１のスイッチＳ１や第２のスイッチＳ２をＯＮ／ＯＦＦさせることによって、データを送信することが可能である。本実施の形態においては、送信電力が比較的大きいため、受信側としては簡単な検波回路で受信することができる。このような受信装置３２の例が図６に示されている。この図６には、送信装置３０と、受信装置３２とが示されている。受信装置３２は、アンテナ２２と、共振回路２４と、ダイオード２６と、から構成される。また、送信装置３０は、これまで述べたアンテナシステム１０と、このアンテナシステム１０のスイッチを送信データに基づき制御するデータ送信回路１６と、から構成されている。
【００８７】
本実施の形態では、ディジタルデータすなわち、「１」、「０」のデータを送ることを想定している。本実施の形態の「変調」の動作は種々の手法が考えられる。
【００８８】
（１）所定の周期毎に１か０を常に送信する手法
この手法は、所定の周期毎に常にデータを送信ししていることを前提としたものである。送信側は、データが「１」であれば、パルスを出力し、「０」の場合はパルスを出力しないという簡単なルールでデータを送信している。受信側でも単純に、パルスが存在すれば「１」、パルスが存在しなければ「０」であるとして「復調」を行う。同期を取るために、一定の周期毎に必ずパルス（例えば、スタートビット）を送信する等の工夫がなされている。
【００８９】
（２）パルス位置変調の手法
この手法は、所定の周期毎に常にパルスを送信している。そして、送信データが「１」の場合は、その周期より少し早くパルスを出力し、送信データが「０」の場合は、その周期より少し遅くパルスを出力する。受信側では、想定されている周期より、所定時間以上早くパルスが受信できた場合にはデータは「１」であると判断し、所定に時間以上遅くパルスを受信できた場合にはデータは「０」であると判断するのである。
【００９０】
本実施の形態では、これら（１）や（２）の手法を用いているが、従来から知られている既存のパルスの変調技術であればどのようなものでも利用可能である。
【００９１】
３．２  データ送信回路、スイッチ
データ送信回路１６は、送信データであるディジタルデータを受信し、その値に応じて第１のスイッチＳ１及び第２のスイッチＳ２をＯＮ動作、ＯＦＦ動作させる。その動作は、上述した「変調」のルールにしたがって、パルス状の電波を所定のタイミングで放射することである。
【００９２】
既に述べたように、パルスを放射しない待機時には、第１のスイッチＳ１を閉じ（ＯＮ動作させ）、第２のスイッチＳ２を開放する（ＯＦＦ動作させる）。なお、第１のスイッチＳ１が存在しない場合は、第２のスイッチＳ２のみを開放する（ＯＦＦ動作させる）。そして、送信時には、第１のスイッチＳ１を開放し、第２のスイッチＳ２を閉じるように構成する。第１のスイッチＳ１が存在しない場合は、第２のスイッチＳ２のみを閉じる。
【００９３】
この第１のスイッチＳ１や、第２のスイッチＳ２は、従来からスイッチ素子として知られている種々の素子を用いることができる。例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴスイッチ等が好適に用いられる。その他、種々のスイッチ素子を利用可能である。
【００９４】
また、データ送信回路１６は、データに基づき、スイッチ素子を駆動する回路であればどのようなものでも良い。スイッチ素子より小型のＦＥＴを用いたゲート回路などが典型的な例であるが、その他種々の論理回路を用いることが可能である。
【００９５】
３．３  受信装置
図６に示す受信装置３２は、ダイオード２６を用いた簡易な検波回路を用いて、ディジタルデータを復号している。
【００９６】
実際には、上の「データの変調」で述べたように、ダイオード２６の出力信号を監視し、所定の周期毎にパルスが受信できれば「１」、できなければ「０」であると判断することが好ましい。又は、ダイオード２６の出力信号を監視し、パルスを受信する周期を検査する周期監視回路（不図示）を設け、検出した周期に基づき、受信できた信号が「１」か「０」かを判断することが好ましい。
【００９７】
本実施の形態によれば、ＵＷＢなどと異なり、比較的強い電波を利用することができるので、１個のダイオード２６を用いた簡易な検波回路でも十分に信号を受信することが可能である。
【００９８】
４．０  アンテナ
アンテナ１２は、所望の電波の周波数に基づいて妥当な形状を採用することができる。本実施の形態のようにミリ波帯の電波を用いた通信に利用する場合には、例えば棒状のアンテナ１２を用いることが好ましい。もちろん、従来から知られている種々の形状のアンテナ１２を利用することが可能である。
【００９９】
５．０  まとめ
以上述べたように、本実施の形態によれば、消費電力が低いアンテナシステム１０を構成することができた。特に、送信速度と消費電力とが比例するため、高い送信速度が不要の場合は、消費電力をより低減することができる。
【０１００】
さらに、比較的強い電波を放射できるので、受信側の構成も比較的簡易なものとすることができ、受信側の消費電力の低減も図ることが可能となる。
【０１０１】
実施の形態２
１．ＣＭＯＳ回路を用いた回路例
以下、消費電力の低減が可能な通信装置の好適な実施の形態２を図面に基づき説明する。本願発明者が発案したＣＭＯＳ回路を用いた車両用レーダの構成ブロック図を図７に示す。この図７において、まず、送信側と受信側とは、同一の半導体チップ上に構成することが好ましい。そして、電力増幅器１１０をその半導体チップとは別体に設けることが電力の効率的な使用に寄与する。
【０１０２】
ＤＳＰ１１２が発生した送信データは、ＰＮジェネレータ１１４において擬似乱数（ＰＮと称する）で変調される。この変調の後、パルスジェネレータ１１６に供給される。ＰＮで変調するのは他の通信との干渉を防止するためである。
【０１０３】
この図７に示すように、本実施の形態では発振器を用いた通信装置（図１０）の代わりに、パルスジェネレータ１１６を用いている。
【０１０４】
パルスジェネレータ１１６の出力信号は電力増幅器１１０において電力増幅され、送信アンテナ１０２を介して放射される。
【０１０５】
一方、受信側においては、受信アンテナ１１８を介して受信した電波は、フィルタ１２０を介してパルスレシーバ１２２に供給される。パルスレシーバ１２２はパルスを復元し、復元したパルスは相関器１２４において復調の対象となる。自己のＰＮで復調することによって、自己が受信すべき信号であることを識別することが可能である。この信号は、ＤＳＰ１１２によって受信され、先に述べた「識別」もこのＤＳＰ１１２が実行する。
【０１０６】
これらＤＳＰ１１２や、ＰＮジェネレータ１１６、相関器１２４等の構成は基本的には従来の装置と同様であり、その詳細な説明は省略する。また、電力増幅器１１０、送信アンテナ１０２、受信アンテナ１１８、フィルタ１２０、パルスレシーバ１２２等も従来の装置と基本的には同様のものであり、その詳細な説明を省略する。
【０１０７】
２．  パルスジェネレータによる高速パルスの発生
本実施の形態２において特徴的なことは、ＣＭＯＳで構成したパルスジェネレータ１１６を用いていることである。さらに、このパルスジェネレータ１１６はｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープを有するパルス列を生成する。この結果、矩形のエンベロープに比べてより効率的な出力スペクトルを得ることが可能である。以下、詳細に説明する。
【０１０８】
パルスジェネレータ１１６の構成ブロック図が図８に示されている。入力信号の立ち上がりエッジが遅延セル１３０の列を順次伝播して行く。この伝播は、所定の遅延時間で順次行われる。従って、各遅延セル１３０からは所定の遅延時間ずつずれた立ち上がりエッジが出力される。この立ち上がりエッジは、モノパルスジェネレータ１３２において単パルスに変換される。これらを加算器１３４において加算すれば、単パルス群の集合波形が得られる（図８の出力参照）。このとき、各パルスの振幅を制御すれば任意のエンベロープを有するパルス群が得られる。
【０１０９】
本実施の形態２で採用したモノパルスジェネレータ１３２の回路図が図９に示されている。この図９に示されているように、モノパルスジェネレータ１３２は、回路的に、遅延セル１３０とエッジコンバイナー１４４とを包含している。
【０１１０】
エッジコンバイナー１４４は、遅延セル１３０からの信号を受信し、モノパルスを生成する。ここで生成するモノパルスは電流信号であるので、複数のエッジコンバイナー１４４の出力信号を全て結線し、電流加算を行っている（図９参照）。この加算動作が加算器１３４に相当する。
【０１１１】
この図９に示すように、遅延セル１３０は２個のインバータ回路を縦続に接続して構成されている。また、この図に示すようにエッジコンバイナー１３４は２個のＮＭＯＳＦＥＴから構成されている。ＮＭＯＳ型の方が、一般的にＰＭＯＳ型ＦＥＴより高周波性能が優れているからである。
【０１１２】
図１０には、図９に示す回路図中の各部の波形を表すグラフが示されている。このグラフは横軸は時間（ｐｓ）を表し、縦軸は電圧値、又は電流値を表す。このグラフは、Ｖｉｎのグラフと、ＶＢ−ＶＡのグラフ、ＶＤ−ＶＣのグラフ、Ｉｏｕｔのグラフ、の４種のグラフを時間軸を合わせて縦に並べたものであり、その縦軸のスケールは必ずしも同一ではない。
【０１１３】
このグラフでは、時刻０において、Ｖｉｎが立ち上がっている。これによって、遅延セル１３０を構成する前段のインバータの出力ＶＡが立ち上がる。その後、数１０ｐｓ経過してから遅延セル１３０を構成する後段のインバータの出力ＶＢが立ち下がる。
【０１１４】
さて、ＶＡ及びＶＢが共にＨｉｇｈレベルの場合にのみエッジコンバイナー１３４の２個のＮＭＯＳＦＥＴはＯＮ動作し、所定のＩｏｕｔの電流値を吸い込む。その結果、図１０に示すように、極めて幅の狭いパルスを簡易な構成で得ることができる。
【０１１５】
以降、パルスが伝播して行くに従い、順次、ＶＣが立ち上がり、また所定遅延時間後にＶＤが立ち上がる。その結果、上述したＶＢ−ＶＡの場合と同様に幅の狭いパルスを得ることが可能である（図１０参照）。以下、同様の動作が順次行われる。
【０１１６】
本実施の形態２における回路（図９）は、遅延セル１３０の出力信号が、エッジコンバイナー１３４のＮＭＯＳＦＥＴに接続しているので、その出力に接続するキャパシタ容量を全て等しくすることが容易である（変えても良い  変える場合については後に詳述する）。したがって、遅延時間を短く・且つ正確に設定することができる。
【０１１７】
この回路（図９）は、幅の狭いパルスを低消費電力で得ることができるので、ミリ波帯の信号を得るのに非常に適した回路構成である。また、この遅延セル１３０を用いた回路は、複雑なディジタル回路に比べてより安定したパルス幅を得ることができる。
【０１１８】
２．１  パルスの整形（エンベロープの調整）
さて、パルスを整形することは、利用できる周波数帯域の有効利用の観点から非常に好ましいことである。上述した単なる矩形のエンベロープに比べていわゆるｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープの方が、周波数スペクトルの規定上、より有効に帯域を利用することができる。
【０１１９】
さて、図９の回路において、パルスの立ち下がりスロープは、エッジコンバイナー１３４に含まれるＮＭＯＳＦＥＴのゲート幅に依存する。すなわち、ゲートの入力容量に依存する。一方、パルスの立ち上がりのスロープは、線路インピーダンス（例えば５０Ω）に依存する。したがって、パルスのエンベロープを整形するには、ゲート幅を変更することが好ましい。
【０１２０】
本実施の形態２では、ゲート幅を変更することによって、パルスのエンベロープを整形している。
【０１２１】
ところで、理論上は、確かにｔａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープは周波数の有効利用を図れるが、正確にこのエンベロープを実現しようとすると、ゲート幅の調整が非常に煩雑な作業となる。そこで、本実施の形態では、擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープを採用する例を説明する。
【０１２２】
本実施の形態２においては、ゲート指の本数を制御することによって、ゲート幅の調整を簡易に実行している。本実施の形態２において採用したＮＭＯＳＦＥＴはゲート指（ゲート電極を構成する部分）を４本備えている。そして、この４本をトリミングすることによって、各ＦＥＴのゲート幅を調整している。この結果、ゲート容量を４段階に調整することができるので、パルスの振幅をこの４段階に調整することができる。また、本実施の形態２では、送信の単位として１４パルス群を採用した。１４パルス群を採用した場合の、矩形、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ、擬似（Ｐｓｅｕｄｏ）ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ、の各エンベロープの様子が図１１に示されている。
【０１２３】
この図１１に示すように、本実施の形態２の擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形は、
振幅１：１パルス
振幅２：１パルス
振幅３：２パルス
振幅４：６パルス
振幅３：２パルス
振幅２：１パルス
振幅１：１パルス
の計１４パルスで、ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅのエンベロープを近似している。このようなエンベロープを採用した場合の周波数スペクトルの様子が図１２に示されている。この図１２（１）は矩形エンベロープを採用した場合の周波数スペクトルであり、縦軸は強度（ｄＢ）、横軸は周波数である。図１２（２）はｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅエンベロープを採用した場合の周波数スペクトルであり、縦軸は強度（ｄＢ）、横軸は周波数である。図１２（３）は擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅエンベロープを採用した場合の周波数スペクトルであり、縦軸は強度（ｄＢ）、横軸は周波数である。
【０１２４】
この図１２（３）から、擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅ形のエンベロープを採用した場合は、２２−２９ＧＨｚ帯の全ＵＷＢ帯域を効率的に使用していることが理解されよう。
【０１２５】
３．  半導体チップの製作
以上述べたような原理に基づき、本願発明者は実際に９０ｎｍＣＭＯＳプロセスを用いてパルスジェネレータを製作した。その顕微鏡写真が図１３に示されている。また、このパルスジェネレータに０．９１Ｖ、１００ＭＨｚの信号を入力した場合の出力信号波形が図１４に示されている。この図１４のグラフは、縦軸は振幅を表し、横軸は時間を表す。また、１４個の各パルスの周期は３９．２ｐｓｅｃである。１４個のパルスを作成するために１４個のモノパルスジェネレータが用いられている。
【０１２６】
このパルス群の形状・エンベロープは、０．９１Ｖの入力信号の場合１Ｇｂｐｓまで維持することができた。
【０１２７】
次に、消費電力を計測した。その結果が図１５に示されている。図１５のグラフは、縦軸は消費電力（ｍＷ）であり、横軸は入力信号のビットレート（Ｍｂｐｓ）である。このグラフに示すように、ビットレートが１Ｇｂｐｓの場合、消費電力は１．４ｍＷであり、これは従来の非特許文献２の１／１００程度の消費電力である。消費電力はビットレートに比例し、本実施の形態２では１ビットレート当たり、１．４ｐＪである（ＯＯＫ変調の場合）。
【０１２８】
作成したパルスジェネレータの特性をまとめると、以下の通りである。
【０１２９】
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ          ：９０ｎｍＣＭＯＳ
Ｆｒｅｑｕｎｃｙ  Ｂａｎｄ    ：２２−２９ＧＨｚ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ          ：ＯＯＫ
Ｓｕｐｐｌｙ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ：０．９１Ｖ
Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  ：１Ｇｂｐｓ
Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ              ：１．４ｍＷ＠１Ｇｂｐｓ
Ｃｏｒｅ  Ｓｉｚｅ                              ：９０μｍ×１５μｍ
以上述べたような特性は、近距離レーダの消費電力低減に大きく寄与するものである。
【０１３０】
４．  速度の改良（高周波数化）
上で述べた例では２２−２９ＧＨｚ帯の信号を生成するパルスジェネレータについて説明したが、より高速化・高周波数化を実現した改良例を以下説明する。
【０１３１】
さて、より高速化を図るためには、上述した図９における遅延セル１３０の前段インバータの立ち上がり、後段インバータの立ち下がり、を高速化することが考えられる。そこで、前段のインバータは、ＰＭＯＳ側のＦＥＴを大きくし、ＮＭＯＳ側を小さく構成した。逆に後段のインバータは、ＰＭＯＳ側のＦＥＴを小さくし、ＮＭＯＳ側を大きく構成した。この様子が図１６に示されている。
【０１３２】
このようにＰＭＯＳ側とＮＭＯＳ側の大きさを変えた場合の半導体チップの表面写真（レイアウト例）が図１７に示されている。
【０１３３】
このように、ＰＭＯＳ側とＮＭＯＳ側の大きさを変えた結果、パルスジェネレータは、より高い周波数の６０ＧＨｚ帯のパルスを生成することができた。このシミュレーション結果が図１８、図１９に示されている。
【０１３４】
図１８のグラフは、縦軸が出力電圧（Ｖ）であり、横軸は時間（ｐｓ）である。すなわち、時間軸出力波形である。ここでは２９個のパルス群を、擬似ｒａｉｓｅｄ−ｃｏｓｉｎｅエンベロープを構成するように振幅を調整している。この図１８の波形の周波数スペクトルが図１９に示されている。この図１９においては、縦軸が強度（ｄＢｍ）であり、横軸が周波数（ＧＨｚ）である。図１９に示すように、中心周波数は６２．５ＧＨｚであり、信号強度−６３．０３３ｄＢｍであった。また、隣接するピーク周波数は、５９．０６ＧＨｚと、６６．５ＧＨｚであった。
【０１３５】
５９．０６ＧＨｚの信号の強度は−８６．９１２ｄＢｍであり、６６．５ＧＨｚの信号の強度は−８４．６６５ｄＢｍであった。
【０１３６】
このように、遅延セル１３０を構成するインバータのトランジスタサイズをＮＭＯＳ側とＰＭＯＳ側とで変更することによって、より高い周波数のパルスを生成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本実施の形態におけるアンテナシステムの構成概念図である。
【図２】本実施の形態における共振回路の例を示す説明図である。
【図３】本実施の形態におけるアンテナシステムの動作を表す説明図である。
【図４】本実施の形態におけるアンテナシステムの他の構成を表す構成概念図である。
【図５】本実施の形態における共振回路とアンテナの接続点の電位を表すグラフである。
【図６】送信回路と受信回路との間で通信が行われる様子を説明する説明図である。
【図７】ＣＭＯＳ回路を用いた車両用レーダの構成ブロック図である。
【図８】パルスジェネレータの構成ブロック図である。
【図９】モノパルスジェネレータの回路図である。
【図１０】図９に示す回路図中の各部の波形を示すグラフである。
【図１１】各エンベロープを採用した場合のパルス群の様子を示す説明図である。
【図１２】各種エンベロープを使用した場合の周波数スペクトルを表すグラフである。
【図１３】本実施の形態２で作成した半導体チップの顕微鏡写真である。
【図１４】図１３のパルスジェネレータの出力信号波形を示すグラフである。
【図１５】図１３のパルスジェネレータの消費電力を示すグラフである。
【図１６】遅延セルを構成するインバータのトランジスタの大きさを調整した例を示す回路図である。
【図１７】トランジスタの大きさを調整した場合の半導体チップのレイアウト例の説明図である。
【図１８】図１６に示す回路が発生するパルスの波形を示すグラフである。
【図１９】図１６に示す回路が発生するパルスの周波数スペクトルである。
【図２０】従来の車両用レーダ（パルスレーダ）の構成ブロック図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０  アンテナシステム
１２  アンテナ
１４  共振回路
Ｓ１  第１のスイッチ
Ｓ２  第２のスイッチ
１６  データ送信回路
２４  共振回路
２６  ダイオード
３０  送信装置
３２  受信装置
１０２  送信アンテナ
１１０  電力増幅器
１１２  ＤＳＰ
１１４  ＰＮジェネレータ
１１６  パルスジェネレータ
１１８  受信アンテナ
１２０  フィルタ
１２２  パルスレシーバ
１２４  相関器
１３０  遅延セル
１３２  モノパルスジェネレータ
１３４  加算器
１４４  エッジコンバイナー
【図１】
2007124628.tif 000003
【図２】
2007124628.tif 000004
【図３】
2007124628.tif 000005
【図４】
2007124628.tif 000006
【図５】
2007124628.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図２０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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